二氧化碳培养箱（CO2培养箱）是一种进行体外细胞培养的气体培养箱，通过确保培养环境中的CO2浓度、温度和湿度等参数的稳定控制，创造出适合细胞生长和研究的环境。因此，它被广泛用于医学研究和制药业。
应用
1.CO2培养箱在癌症研究中的应用
在癌症研究的各项领域中，CO2培养箱在样本制备以及实验制备方面发挥了重要作用，例如药物研发、3D侵袭实验开发、分析和生物传感器等等，从简单的单层细胞到用3D细胞培养模型模拟患者肿瘤（药物研究和疗法开发）均有应用。
2.CO2培养箱用于生产组织工程产品 (TEP)
组织工程产品是指含有生物工程细胞或组织或由生物工程细胞或组织产生的生物药物。它们用于再生、修复或替换人体组织。组织工程学，即 Tissue Engineering，是指将提取的人体细胞放在实验室环境中培养成更大的细胞团，然后用于替换或再生患者的患病组织，如皮肤、软骨或骨骼。
3.CO2培养箱用于试管受精
试管受精 (IVF) 是人类生殖医学领域中的一种人工授精方法。该应用的目的是在培养皿的细胞培养基中完成卵细胞和精子细胞的人工授精。人类胚胎就是在CO2培养箱中开始受精和发育的。经过两到三天后，就可以将胚胎放回子宫。
4.CO2培养箱在诊断中的应用
细胞培养检测法是诊断分析病原体的重要手段。检测结果可用于制定内容精确的卫生证明并评估病毒对生物药物的抗药性。其中一种常用的方法是擦拭取样法，也就是让对病毒敏感的细胞培养物与病毒发生接触，进而检测病毒的生物学功能。CO2培养箱是实施细胞解冻和转移、感染细胞系和染色细胞培养物等各种工序的理想工具。
5.CO2培养箱用于开发生物传感器
生物传感器是一种由生物识别元件和物理传感器（换能器）通过直接接触的方式而构成的感测器。生物成分可由酶、抗体、DNA、受体构成，也可由整个细胞和组织切片构成。待测物质与生物成分在相互作用后，首先会产生生物化学信号，然后由传感器将其转换成电信号或光信号。
工作原理
二氧化碳培养箱是通过在培养箱箱体内模拟形成一个类似细胞/组织在生物体内的生长环境，培养箱要求稳定的温度(37°C)、稳定的CO2水平(5%)、恒定的酸碱度(pH值:7.2-7.4)、较高的相对饱和湿度(95%)，来对细胞/组织进行体外培养的一种装置。其工作原理涉及三部分：
一、温度的控制
氧化碳培养箱温度控制器由Pt100铂电阻作为传感器与数字控制电路、LED数字显示电路等组成，当传感器输出与温度成正比的电阻信号转换成电压信号经电路放大后，一路送至显示电路显示实测温度。另一路送至比较器与设定值比较。当二者产生偏差时，触发可控硅功率管输出功率使加热管产生热量。当偏差减小直至为零时，其加热管发出的热量亦随之减小，直至停止加热。
加热方式分气套式加热和水套式加热：
1、气套式加热
气套式加热系统是通过箱体内的加热器直接对箱内气体进行加热的，又叫六面直接加热。在箱门频繁开关引起的温度经常性改变的情况下能够迅速恢复箱体内的温度稳定。
2、水套式加热
水套式培养箱是通过一个独立的热水间隔间包围内部的箱体来维持温度恒定的。热水通过自然对流在箱体内循环流动，热量通过辐射传递到箱体内部从而保持了温度的恒定。
3、区别
气套式比水套式加热快，温度的恢复比较迅速，特别有利于短期以及需要箱门频繁开关的培养方式。
二、气路的控制
气路由高浓度的CO2钢瓶、气泵、稳压阀、针型阀，电磁阀、流量计及储气瓶等组成。
当输入一定压力的高浓度CO2气体，通过调节阀、针阀及电磁阀的流量、时间控制，保证一定量的CO2气体进入工作室，达到自动控制工作室内的CO2浓度值。该值同时通过显示电路显示，便于观察了解。为方便用户在使用中进行浓度的监视和采样，在CO2箱的后背面装有采样、监视口。因采用了快慢速双重充气法，使CO2箱在开、关门后，工作室内的CO2浓度能快速恢复且无过冲现象。在CO2箱工作过程中，由储气瓶对工作室内进行补气，以保持稳定的CO2浓度值。
三、湿度的控制
细胞培养需要维持足够的湿度水平。大型的二氧化碳培养箱是用蒸汽发生器或喷雾器来控制相对湿度水平的，而大多数中、小型培养箱则是通过湿度控制面板的蒸发作用产生湿气的，其产生的相对湿度水平可达95-98％。一些培养箱有一个能在加热的控制面板上保持水份的湿度蓄水池，这样可以增强蒸发作用，此蓄水池能增加相对湿度水平达97-98％。